李雕 1,2,3,*江曼 1,2,3祁媚 1,2,3郑新亮 1,2,3[ ... ]白晋涛 1,2,3
1 西北大学 光子学与光子技术研究所
2 陕西省光电技术与功能材料省部共建国家重点实验室培育基地
3 国家级光电技术与功能材料及应用国际科技合作基地，西安 710069
4 剑桥大学 工程学院,英国 剑桥 CB3 0FA
5 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
报道了石墨烯可饱和吸收体作用于2 μm激光的被动调Q脉冲输出特性.采用线型谐振腔，掺铥光纤和石墨烯可饱和吸收镜分别作为增益介质和被动调Q器件，792 nm半导体激光器端面泵浦掺铥光纤，利用一组准直聚焦透镜将腔内光束会聚到石墨烯所在位置，成功实现了中心波长为1 958 nm的被动调Q脉冲输出.当泵浦功率为3.0 W时，获得了1.02 μs的最窄脉冲宽度，对应的平均输出功率为26 mW，脉冲重复频率为116 kHz，单脉冲能量为224 nJ，平均输出功率、脉冲宽度与泵浦功率近似呈线性关系.实验结果表明，石墨烯优良的可饱和吸收特性，可有效实现2 μm波段的被动调Q激光运转.
石墨烯 被动调Q 掺铥光纤 可饱和吸收体 短脉冲 Graphene Passively Qswitched Tm doped fiber Saturable absorber Short pulses
1 榆林学院 物理与电气工程系,榆林 719000
2 西北大学 光子学与光子技术研究所 陕西省光电子省级重点开放实验室,西安 710069
3 西北大学 物理学系,西安 710069
4 西北大学 信息科学与技术学院,西安 710069
为了研究百瓦级高光束质量绿光激光器,采用激光二极管侧面抽运双棒串接、双声光调Q的方法,依据光束传输矩阵,分析比较了V 型折叠腔内分别置入单、双激光晶体时,其热透镜效应对谐振腔稳定性、折叠臂内光场分布以及倍频晶体处子午光斑和弧矢光斑大小的影响,倍频晶体选用具有抗灰迹特性的Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体。当总抽运功率为1200W、重复频率为27.2kHz时,得到了脉冲宽度为130ns的164W准连续绿光输出,光光转换效率为13.7%,光束质量因子M2x＝10.46,M2y＝10.59。结果表明,使用双棒串接、双声光调Q V型腔结构,可以获得百瓦级高功率、高光束质量532nm绿光输出。
激光器 高功率激光 双棒串接 热透镜效应 lasers high power laser two serial rods thermal lens effect
1 西北大学 物理学系， 陕西 西安710069
2 西北大学 光子学与光子技术研究所， 陕西 西安710069
3 西北大学 化工学院， 陕西 西安710069
采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO2干凝胶，分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征，研究了SiO2的基质中Eu3+、Eu2+的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响，并对其发光机理进行了分析。结果表明，样品掺杂均匀，颗粒尺寸大约在50~80 nm，硼(B)离子进入SiO2网格，成为了基质的一部分，改变了基质的网络结构。当采用258 nm激发样品时，随着退火温度的升高，红光发射强度先增强后减弱。对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强，出现了576 nm(5D0 →7F0)，620 nm(5D0 →7F2)，658 nm(5D0 →7F3)3条谱线，其中主峰位于 620 nm红光发射，对应于Eu3+离子的5D0 →7F2超灵敏跃迁，进一步说明B离子参与到基质中，形成了Si—O—B键，导致Eu3+离子所处配位环境的对称性降低，从而有利于Eu3+离子的特征发射；当采用271 nm激发样品时，随着退火温度的升高，蓝光发射强度先增强后减弱，经850 ℃退火的样品400~500 nm蓝光发射最强，归属于Eu2+的5d→4f的跃迁发射，证明在铝离子(Al3+)存在的情形下，在高温退火过程中Al3+部分取代Si4+形成AlO-4基团，掺杂Eu3+填补AlO-4基团附近的空位，增加了Eu3+周围的AlO-4四面体中氧原子的电子给予能力，使得Eu3+还原成Eu2+，从而得到了较强的蓝光发射。但是，当退火温度达到900 ℃时，由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低。
溶胶-凝胶法 稀土 光致发光(PL) SiO2基质 微观结构 sol-gel method rare earths photoluminescence(PL) SiO2 matrix microstructure
1 西北大学光子学与光子技术研究所 陕西省光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710069
2 西北大学物理学系, 陕西 西安 710069
3 陕西省全固态激光及应用工程技术研究中心, 陕西 西安 710069
报道了氙灯抽运的2.1 μm Cr∶Tm∶Ho∶YAG激光器。室温下Cr∶Tm∶Ho∶YAG为准三能级系统, 振荡阈值高, 掺杂离子间存在复杂的能量转移过程。采用优化掺杂浓度配比的激光晶体, 长脉冲抽运, 实现了室温下2.1 μm波长激光输出。采用了高漫反射陶瓷聚光腔, 对有效抽运光谱带的反射率高达95％。冷却水温15 ℃条件下,重复频率10 Hz,获得最大平均功率23.5 W; 重复频率5 Hz, 获得最大激光脉冲能量2.58 J, 最大斜率效率4.3％。
激光技术 Cr∶Tm∶Ho∶YAG激光器 氙灯抽运 准三能级
阐述了电磁模密度(EDOM)的概念及其在描述光辐射中的重要作用.推导了有限大小的均匀介质和一维光子晶体EDOM的解析表达式,计算出由λ0/4薄片构成的一维光子晶体的EDOM,明显看出一维光子晶体中EDOM受光子带结构调制的现象;分析了在带边缘处EDOM有极大增强的现象,其值近似正比于周期数N的平方和两种介质折射率差的平方,并用数值计算结果证实了这一特点.
一维光子晶体 电磁模密度 λ/4薄片堆 光子带边缘
1 西北大学物理系,西安,710069
2 西安交通大学物理系,西安,710049
用传输矩阵方法得到了有限周期的一维光子晶体的复透射系数和透射率的解析表达式.根据这个结果,分析讨论了一维光子晶体的光子禁带产生的原因,讨论了光子禁带及透过带的特征,并用透射率讨论了λ0/4片组成的有限个周期的一维光子晶体的光子带结构,得到了与用其它方法相同的结果.
有限周期一维光子晶体 复透射系数 透射率 光子透射带 光子禁带
1 西北大学物理系,西安,710069
2 西安交通大学物理系,西安,710049
用特征矩阵方法得到了一维光子晶体的反射率计算公式,并以λ/4波片堆结构为例对不同入射角度下p偏振光和s偏振光的反射率进行了计算,分析了两种不同偏振光入射情况下光子带隙随入射角演化的特点.
一维光子晶体 特征矩阵 光子带隙 λ/4波片堆
1 西北大学物理系,西安,10069
2 西安交通大学物理系,西安,710049
对有限长度一维光子晶体引入了复有效折射率的概念.它的实部描述了一维光子晶体的色散特性, 虚部反映了光在光子禁带被损耗衰减而消失的特征.从具体计算λ/4 波片堆组成的一维光子晶体的复有效折射率的结果可以看到,它的实部受到光子带结构的调制,在光子禁带及透射带中的一部分出现反常色散现象.在很大的频率范围内,有效折射率变得小于1.
一维光子晶体 复有效折射率 λ/4 波片堆 反常色散 光子禁带
